CN103545796A - 中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置及方法 - Google Patents

中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，包括连接在大地和配电网的三相母线之间的分相熄弧装置，以及输入端与配电网的单相接地选相装置连接的控制器；分相熄弧装置包括能够分相操作的多相投切装置以及与其相串联的熔断器；控制器用于控制多相投切装置中对应三相母线的三个单相开关的分合闸。本发明所述故障处理方法，先通过控制器控制分相熄弧装置对故障进行预处理，预处理排除的则为瞬时故障，仍然存在问题的，通过投入中性点的接地电阻，使得故障线路上产生了能够检测到的特征明显的超过零序过流定值的零序电流，延时等待线路自动对故障区段进行隔离后，再切断中性点的接地连接，使系统恢复正常，解决了故障选线及区段定位的难题。

Description

中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置及方法
技术领域
本发明涉及配电网单相接地故障处理领域，具体涉及一种中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置及方法。
背景技术
目前我国大部分地区配电网采用中性点不接地运行方式，当系统的电容电流较大、接地电弧无法熄灭时，需加装消弧线圈。消弧线圈可明显提高配电网供电的可靠性，比较有效地抑制间歇性弧光接地过电压，但在使用中也发现消弧线圈存在下列问题：
（1）由于配电网运行方式的多样化及弧光接地点的随机性，消弧线圈要对电容电流进行有效补偿存在一定难度，且消弧线圈仅仅补偿了工频电容电流，而实际通过接地点的电流不仅有工频电容电流，而且包含大量的高频电流及阻性电流，严重时仅高频电流及阻性电流就可以维持电弧的持续燃烧；以至于使其不能真正的达到灭弧的效果。
（2）当配电网发生断线、非全相、同杆线路的电容耦合等非接地故障，使配电网的不对称电压升高，可能导致消弧线圈的自动调节控制器误判配电网发生接地而动作，这时将会在配电网中产生很高的中性点位移电压，造成系统中一相或两相电压升高很多，以致损坏配电网中的其他设备。
（3）消弧线圈的设置是需要根据配电网具体的参数变化设置的，因此在随着配电网的扩大，对消弧线圈参数的要求也在变化，消弧线圈就要随之进行不断的更换，不利于配电网的远景规划和维护管理。
另外，中性点非有效接地配电网单相接地故障选线及区段定位一直是困扰配电网运行控制领域的难题，即使在未安装消弧线圈的情况下稳态零序电流特征也并不明显，而消弧线圈以自身的感性电流补偿系统容性电流，使故障线路上本来已经很小的电容电流更小，将使得故障选线和定位更加困难。
发明内容
本发明为了解决以上所述的现有技术中存在的问题，提供一种中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置及方法，能够有效消除各种电流引起的接地电弧，而且能够用于故障线路快速选线和定位。
本发明是通过以下技术方案来实现：
中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，包括连接在大地和配电网的三相母线之间的分相熄弧装置，以及输入端与配电网的单相接地选相装置连接的控制器；所述的分相熄弧装置包括能够分相操作的多相投切装置以及与其相串联的熔断器；所述的控制器用于控制多相投切装置中对应三相母线的三个单相开关的分合闸。
优选的，所述的多相投切装置采用能够分相操作的真空断路器或真空接触器。
优选的，其还包括与配电网的中性点连接的接地电阻，其连通线路上设置有接地电阻投切开关。
优选的，所述的接地电阻的阻值为5.5-70欧姆，接地电阻投切开关采用单相的真空断路器或真空接触器。
优选的，控制器还用于控制接地电阻投切开关的分合闸。
优选的，所述的接地电阻和接地电阻投切开关串联安装在配电网中变压器低压侧的中性点和大地之间；且当变压器低压绕组为三角形接线时，采用专用接地变压器形成一个中性点。
中性点非有效接地配电网单相接地故障处理方法，利用以上优选的中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，包括如下处理步骤；
1）当配电网发生单相接地故障后，控制器接收到配电网中单相接地选相装置发出的故障告警和选相信号，然后向分相熄弧装置中对应选相信号的单相开关发出合闸指令，使对应的相的母线接地，延时1-2s后向合闸的单相开关发出分闸指令；
2）对应单相开关分闸后，如果单相接地选相装置不再发出的故障告警和选相信号，则判断为瞬时性故障，且配电网故障排除，恢复正常运行状态；
如果单相接地选相装置继续发出故障告警和选相信号，则判断为永久性故障，控制器向接地电阻投切开关发出合闸指令，接地电阻投切开关合闸后，配电网的中性点经接地电阻接地，故障线路上产生超过零序过流定值的零序电流，延时5-10s用于等待线路自动完成对故障区段的隔离，然后向接地电阻投切开关发出分闸指令，接地电阻投切开关分闸后，配电网故障已隔离，恢复正常运行状态。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，利用配电网中现有的单相接地选相装置为控制器提供信号源的输入，结构简单；通过连接子大地和配电网的三相母线之间的分相熄弧装置，将对应的发生故障相的母线直接接地，转移故障相的故障点电弧，能够保证发生单相接地故障时对电弧的完全消除，有效地抑制间歇性弧光接地过电压，运行安全可靠；并且该对配电网的参数变化的适应性强，不会因配电网的规模增加或运行方式改变而重新更换。
本发明中性点非有效接地配电网单相接地故障处理方法，先通过控制器控制分相熄弧装置对故障进行预处理，通过预处理排除的则为瞬时故障，通过预处理仍然存在问题的，通过投入中性点的接地电阻，使得故障线路上产生了能够检测到的特征明显的超过零序过流定值的零序电流，延时等待线路自动作出处理对故障区段进行隔离后，再切断中性点的接地连接，使系统恢复正常，解决了中性点非有效接地配电网单相接地故障选线及故障区段定位的难题，为配电自动化系统识别单相接地故障并作出隔离处理创造了条件。
附图说明
图1为本发明实例中所述结构的原理及接线示意框图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，包括连接在大地和配电网的三相母线之间的分相熄弧装置，以及输入端与配电网的单相接地选相装置连接的控制器；分相熄弧装置包括能够分相操作的多相投切装置以及与其相串联的熔断器，控制器用于控制多相投切装置中对应三相母线的三个单相开关的分合闸。本优选实施例中，以变压器采用星型接线且中性点不接地的配电网为例，如图1所示，分相熄弧装置包括多相投切装置K1和熔断器FU，两者串联安装在A、B、C三相母线和大地之间，多相投切装置K1采用优选的能够分相操作的真空断路器或真空接触器，熔断器FU的作用是在单相接地选相装置选相错误或者单相接地发展为两相接地的情况下为配电网提供过流保护。
进一步优选的，本发明还包括与配电网的中性点连接的接地电阻，其连通线路上设置有接地电阻投切开关，如图1所示，本优选实施例中，接地电阻R1和接地电阻投切开关K2串联安装在变压器低压侧的中性点和大地之间；若变压器低压绕组为三角形接线，没有中性点，则采用专用接地变压器形成一个中性点。接地电阻R1的电阻值根据零序过流整定值选取，一般能够采用5.5-70欧姆的阻值；优选的，接地电阻投切开关K2采用单相的真空断路器或真空接触器，其分合闸由控制器进行控制。
本发明中性点非有效接地配电网单相接地故障处理方法，基于以上优选的中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，包括如下处理步骤，
1）当配电网发生单相接地故障后，控制器接收到配电网中单相接地选相装置发出的故障告警和选相信号，然后向分相熄弧装置中对应选相信号的单相开关发出合闸指令，使对应的相的母线接地，延时1-2s后向合闸的单相开关发出分闸指令；控制器能够在接到故障告警和选相信号后20ms作出响应，对分相熄弧装置发出指令；
2）对应单相开关分闸后，如果单相接地选相装置不发出的故障告警和选相信号，则判断为瞬时性故障，且配电网故障排除，恢复正常运行状态；
如果单相接地选相装置继续发出故障告警和选相信号，则判断为永久性故障，控制器向接地电阻投切开关发出合闸指令，接地电阻投切开关合闸后，配电网的中性点经接地电阻接地，故障线路上产生超过零序过流定值的零序电流，延时5-10s用于等待线路自动完成对故障区段的隔离，然后向接地电阻投切开关发出分闸指令，接地电阻投切开关分闸后，配电网故障已隔离，恢复正常运行状态。
具体的来说，当配电网某一条线路的A相发生瞬时性单相接地，首先控制器接收到单相接地故障选相装置的单相接地告警和选相信号，启动故障处理程序，并根据选相信息，控制多相投切装置K1的A相开关合闸，故障点电弧电流被转移，之后故障点电弧熄灭，延时1s后控制器再命令多相投切装置K1的A相开关分闸，现场单相接地故障选相装置的告警信号消失，配电网恢复正常运行状态。
若配电网某一条线路的A相发生永久性单相接地，首先控制器接收到单相接地故障选相装置的单相接地告警和选相信号，启动故障处理程序，并根据选相信息，控制分相熄弧装置多相投切装置K1的A相开关合闸，延时1s后控制器再命令多相投切装置K1的A相开关分闸，由于是永久性故障，现场单相接地故障选相装置的告警和选相信号仍然存在，控制器发命令给接地电阻投切开关，令其合闸，此时配电网转为中性点经接地电阻接地方式，故障线路上将出现超过零序过流整定值的零序电流，配电网中的配电自动化系统或者线路上的零序过流保护装置据此进行故障区段定位和隔离，延时5s后控制器再命令接地电阻投切开关分闸，配电网恢复正常运行状态。

Claims (7)

1.中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，其特征在于，包括连接在大地和配电网的三相母线之间的分相熄弧装置，以及输入端与配电网的单相接地选相装置连接的控制器；所述的分相熄弧装置包括能够分相操作的多相投切装置以及与其相串联的熔断器；所述的控制器用于控制多相投切装置中对应三相母线的三个单相开关的分合闸。
2.根据权利要求1所述的中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，其特征在于，所述的多相投切装置采用能够分相操作的真空断路器或真空接触器。
3.根据权利要求2所述的中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，其特征在于，其还包括与配电网的中性点连接的接地电阻，其连通线路上设置有接地电阻投切开关。
4.根据权利要求3所述的中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，其特征在于，所述的接地电阻的阻值为5.5-70欧姆，接地电阻投切开关采用单相的真空断路器或真空接触器。
5.根据权利要求4所述的中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，其特征在于，控制器还用于控制接地电阻投切开关的分合闸。
6.根据权利要求5所述的中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，其特征在于，所述的接地电阻和接地电阻投切开关串联安装在配电网中变压器低压侧的中性点和大地之间；且当变压器低压绕组为三角形接线时，采用专用接地变压器形成一个中性点。
7.中性点非有效接地配电网单相接地故障处理方法，其特征在于，利用如权利要求6所述的中性点非有效接地配电网单相接地故障处理装置，包括如下处理步骤；
1）当配电网发生单相接地故障后，控制器接收到配电网中单相接地选相装置发出的故障告警和选相信号，然后向分相熄弧装置中对应选相信号的单相开关发出合闸指令，使对应的相的母线接地，延时1-2s后向合闸的单相开关发出分闸指令；
2）对应单相开关分闸后，如果单相接地选相装置不再发出的故障告警和选相信号，则判断为瞬时性故障，且配电网故障排除，恢复正常运行状态；
如果单相接地选相装置继续发出故障告警和选相信号，则判断为永久性故障，控制器向接地电阻投切开关发出合闸指令，接地电阻投切开关合闸后，配电网的中性点经接地电阻接地，故障线路上产生超过零序过流定值的零序电流，延时5-10s用于等待线路自动完成对故障区段的隔离，然后向接地电阻投切开关发出分闸指令，接地电阻投切开关分闸后，配电网故障已隔离，恢复正常运行状态。
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